随着科学技术和机械加工工业不断发展，一些新型、高性能的工程材料得到广泛应用。这些材料大都属于切削加工性很差的难切削材料，这就给切削加工带来了难题。为了使难切削材料的加工难题获得解决，除合理选择刀具材料、刀具几何参数、切削用量及掌握操作技术等切削条件外，如何正确选择使用切削液也成为机械加工的一个重要环节。

切削液的作用

1.润滑作用

切削液在切削过程中的润滑作用，可以减小前刀面与切屑、后刀面与已加工表面间的摩擦，形成部分润滑膜，从而减小切削力、摩擦和功率消耗，同时，可降低刀具与工件坯料摩擦部位的表面温度，减少刀具磨损，改善工件材料的切削加工性能。如图1所示，在磨削过程中，加入切削液后，切削液渗入砂轮磨粒—工件及磨粒—磨屑之间形成润滑膜，使界面间的摩擦减小，防止磨粒切削刃磨损和粘附切屑，从而减小磨削力和摩擦热，提高砂轮耐用度以及工件表面质量，减少磨削烧伤的产生。

2.冷却作用

切削液的冷却作用是通过它和因切削而发热的刀具（或砂轮）、切屑和工件间的对流和汽化作用，把切削热从刀具和工件处带走，从而有效地降低切削温度，减少工件和刀具的热变形，防止刀具发生退火使刀具硬度降低而失效，提高加工精度和刀具耐用度。切削液的冷却性能与其导热系数、比热、汽化热以及粘度（或流动性）有关。水的导热系数和比热均高于油，因此水的冷却性能要优于油。

3.清洗作用

在金属切削过程中，要求切削液有良好的清洗作用，可除去生成的切屑、磨屑以及铁粉、油污和砂粒，防止机床、工件及刀具的沾污，使刀具或砂轮的切削刃口保持锋利，不致影响切削效果。对于油基切削液粘度越低，清洗能力越强，尤其是含有煤油、柴油等轻组份的切削液，渗透性和清洗性将会更加优良。而含有表面活性剂的水基切削液，清洗效果也较好，因为它能在表面上形成吸附膜，阻止粒子和油泥等粘附在工件、刀具及砂轮上，同时它能渗入到粒子和油泥粘附的界面上，将其从界面上分离，随切削液带走，保持切削液清洁。

4.防锈作用

在金属切削过程中，工件要与环境介质及切削液组分分解或氧化变质而产生的油泥等腐蚀性介质接触而腐蚀，与切削液接触的机床部件表面也会因此而腐蚀。此外，在工件加工后或工序之间流转过程中暂时存放时，也要求切削液有一定的防锈能力，防止环境介质及残存切削液中的油泥等腐蚀性物质对金属产生侵蚀。特别是在我国南方地区潮湿多雨季节，更应注意工序间采取防锈措施。

油基切削液和水基切削液的区别与选择

1.油基切削液和水基切削液的区别

油基切削液的润滑性能较好，冷却效果较差。水基切削液与油基切削液相比，润滑性能相对较差，冷却效果较好。慢速切削要求切削液的润滑性要强，一般来说，切削速度低于30 m/min时使用油基切削液。

含有极压添加剂的切削液，不论对任何材料的切削加工，当切削速度不超过60 m/min时都是有效的。在高速切削时，由于发热量大，油基切削液的传热效果差，会使切削区的温度过高，导致切削油产生烟雾、起火等现象，并且由于工件温度过高产生热变形，影响工件加工精度，故多用水基切削液。

乳化液把油的润滑性和防锈性与水的极好冷却性结合起来，同时具备较好的润滑冷却性，因而对于大量热生成的高速低压力的金属切削加工很有效。与油基切削液相比，乳化液的优点在于较大的散热性、清洗性，用水稀释使用而带来的经济性以及有利于操作者的健康和安全，使得企业乐于使用。实际上除特别难加工的材料外，乳化液几乎可以用于所有的轻、中等负荷的切削加工及大部分重负荷加工，乳化液还可用于除螺纹磨削、槽沟磨削等复杂磨削外的所有磨削加工。乳化液的缺点是细菌、霉菌容易繁殖，这使乳化液中的有效成分产生化学分解而发臭、变质，所以一般都应加入毒性小的有机杀菌剂。 

化学合成切削液的优点在于经济、散热快、清洗性强和极好的工件可见性，易于控制加工尺寸，其稳定性和抗腐败能力比乳化液强。但化学合成切削液的润滑性欠佳，这将引起机床活动部件的粘着和磨损，而且化学合成留下的粘稠状残留物会影响机器零件的运动，还会使这些零件的重叠面产生锈蚀。

2.水基切削液的选用条件 

（1）对油基切削液潜在发生火灾危险的场所； 

（2）高速和大进给量的切削，使切削区超于高温，冒烟激烈、有火灾危险的场合； 

（3）从前后工序的流程上考虑，要求使用水基切削液的场合；

（4）希望减轻由于油的飞溅和油雾扩散而引起机床周围污染和肮脏，从而保持操作环境清洁的场合；

（5）从价格上考虑，对一些易加工材料和工件表面质量要求不高的切削加工，采用一般水基切削液已能满足使用要求，又可大幅度降低切削液成本的场合。

水基切削液的工作状态如图2所示。

3.油基切削液的选用条件

（1）当刀具的耐用度对切削的经济性占有较大比重时(如刀具价格昂贵，刃磨刀具困难，装卸辅助时间长等)；

（2）机床精密度高，绝对不允许有水混入(以免造成腐蚀)的场合；

（3）机床的润滑系统和冷却系统容易串通的场合以及不具备废液处理设备和条件的场合。

刀具材料影响切削液选用

1.工具钢刀具

其耐热温度约在200～300 ℃之间，只能适用于一般材料的切削，在高温下会失去硬度。由于这种刀具耐热性能差，要求冷却液的冷却效果要好，一般采用乳化液为宜。 

2.高速钢刀具

这种材料是以铬、镍、钨、钼、钒及铝为基础的高级合金钢，它们的耐热性明显地比工具钢高，允许的最高温度可达600 ℃。与其他耐高温的金属和陶瓷材料相比，高速钢有一系列优点，特别是较高的坚韧，适合于几何形状复杂的工件和连续的切削加工，而且高速钢具有良好的可加工性，价格上也容易被接受。使用高速钢刀具进行低速和中速切削上，建议采用油基切削液或乳化液。在高速切削时，由于发热量大，以水基切削液为宜。若使用油基切削液会产生较多油雾，污染环境，而且容易造成工件烧伤，加工质量下降，刀具磨损增大。

3.硬质合金刀具

用于切削刀具的硬质合金是由碳化钨（WC）、碳化钛（TiC）、碳化钽（TaC）和5%～10%的钴组成，它的硬度大大超过高速钢，最高允许工作温度可达1 000℃，具有优良的耐磨性能，在加工钢铁材料时，可减少切屑间的粘结现象。在选用切削液时，要考虑硬质合金对骤热的敏感性，尽可能使刀具均匀受热，否则会导致崩刃。在加工一般的材料时，经常采用干式切削，但在干切削时，工件温升较高，使工件易产生热变形，影响工件加工精度，而且在没有润滑剂的条件下进行切削，由于切削阻力大，使功率消耗增大，刀具的磨损也会加快。硬质合金刀具价格较贵，所以从经济方面考虑，干式切削也是不合适的。在选用切削液时，一般油基切削液的热传导性能较差，使刀具产生骤冷的危险性要比水基切削液小，所以一般选用含有抗磨添加剂的油基切削液为宜。在使用切削液进行切削时，要注意均匀地冷却刀具，在开始切削之前，最好预先用切削液冷却刀具。对于高速切削，要用大流量切削液喷淋切削区，以免造成刀具受热不均匀而产生崩刃，亦可减少由于温度过高产生蒸发而形成的油烟污染。 

4.陶瓷刀具

陶瓷刀具采用氧化铝、金属和碳化物在高温下烧结而成，这种材料的高温耐磨性比硬质合金还要好，一般用于干式切削，但考虑到均匀的冷却和避免温度过高，也常使用水基切削液。 

5.金刚石刀具

金刚石刀具具有极高的硬度，一般用于干式切削。为避免温度过高，也像陶瓷材料一样，许多情况下需要采用水基切削液。

切削液的维护技巧

1.油基切削液的维护

油基切削液的维护管理相对比较简单，要注意的事项有：混入水分和切屑聚集和混入润滑油。 

油基切削液中的水都是由外界混入的，一个比较容易被忽略的来源是被加工件带来的上道工序的水基切削液。切削油中含水后会产生乳化、腐蚀及润滑性降低等缺点。切削油中的水可采用沉降分离、过滤等方法除去。 

大量的切屑特别是一些细小切屑易沉积在油箱底部，会促进油的氧化劣变、产生胶状物、增加酸值，所以应及时清除。 

许多机床都有漏油问题，特别是滚齿机一类的机床，因其结构特点使其很难避免润滑油与切削液的互混。润滑油的混入将影响切削液的性能，混入过多的润滑油而造成切削性能不能满足要求时，应补加添加剂或更换切削液。 

2.水基切削液的维护

水基切削液的维护管理有两个方面，一是防止外界污染物的混人和及时清除，另一个是保持水基工作液的性能稳定，如浓度、防锈性、pH值及抗菌能力等。 

水基切削液的浓度应该控制在规定的范围之内，以便保证各种性能符合要求。浓度的测定可用折光、乳液含油量或测定某一特定成分（如碱值和醇胺含量）等方法。通过浓度测定来决定经过一段时间使用之后是需要补加水还是需要补加浓缩物。 

水基液的pH值在使用过程中通常会有所下降。pH值的降低可造成切削液的防锈性、抗菌能力变差，如果在浓度符合要求、pH值达不到规定值时，应及时用三乙醇胺等提高工作液的pH值并使其控制在规定范围内。 

防锈性降低的原因是防锈剂消耗、pH下降、细菌繁殖及工作液浓度过低等，要针对具体原因加以解决。如因防锈剂消耗过多，也可在工作液中补加防锈剂。水基切削液在使用过程中维护管理得当，不仅可获得最佳切削加工效果，而且可以大大延长水基切削液的使用寿命，减少废液排放量，从而获得更大的经济收益。

结语

切削液是切削（包括磨削）加工过程中的辅助性材料，也是改善加工条件及效果的辅助手段，合理使用切削液可以有效地减小切削过程中的摩擦，改善散热条件，降低切削力、切削温度和刀具磨损，提高刀具耐用度和切削效率，保证已加工表面质量并降低产品的加工成本。